-
Stoßspannungsgenerator Es ist bekannt, zur Erzeugung von Stoßspannungsimpulsen
hoher Spannung die Vervielfältigungsschaltung nach Marx zu verwenden. Bei dieser
Schaltung werden sämtliche Kondensatoren des Stoßgenerators zunächst parallel aufgeladen.
Die Entladung der Kondensatoren erfolgt dann über Funkenstrecken, durch welche die
Kondensatoren im Augenblick der Entladung in Reihe geschaltet werden. Auch bei günstigster
konstruktiver Anordnung ergeben sich verhältnismäßig lange Stromwege, so daß die
Induktivität einer solchen Anlage, insbesondere bei extrem hohen Spannungen, verhältnismäßig
groß ist. Dadurch ist die Steilheit der Anstiegsflanke der erzeugten Stoßspannungsimpulse
begrenzt. Außerdem wirken sich bei einer solchen Anordnung die Streu- und Erdkapazitäten
ungünstig auf den Verlauf der Stirnflanke aus.
-
Es ist auch bereits bekannt, als erste Stufe einer Stoßanlage nach
Mar x einen Spannungsmultiplikator zu verwenden, der aus kreisförmig angeordneten,
fest in Reihe geschalteten Kondensatoren besteht, die mit Hilfe von rotierenden
Bürsten aus einer Spannungsquelle nacheinander aufgeladen werden.
-
Diese Anordnung vermindert jedoch nicht wesentlich die Induktivität
des gesamten Stoßgenerators, so daß die Form der Stoßwelle nicht beeinflußt wird.
-
Weiterhin ist es bekannt, einen Stoßgenerator, bei dem die Spannungsstöße
durch Entladung von in Reihe geschalteten Kondensatoren erzeugt werden, in Greinacher-Schaltung
zu verwenden. Hierbei werden in zwei Isoliersäulen jeweils übereinander angeordnete
Kondensatoren, die über Hochspannungsventile miteinander verbunden sind, durch eine
Wechselspannung aufgeladen. Diese bekannten Greinacher-Kaskaden sind vor allem bei
extrem hohen Spannungen sehr aufwendig.
-
Die Erfindung geht zum Aufbau eines Stoßspannungsgenerators mit einer
mechanischen Ladevorrichtung einen anderen Weg. Gemäß der Erfindung wird der Stoßspannungsgenerator
aus einer einzigen Isoliersäule von übereinander angeordneten, in Reihe geschalteten
Kondensatoren gebildet, die durch eine mechanische, parallel auf und ab bewegbare
Kontaktvorrichtung nacheinander aufgeladen werden. Durch diesen Aufbau ist die Induktivität
eines solchen Stoßspannungsgenerators erheblich geringer als bei den Marx-Generatoren
bekannter Bauart. Gegenüber der Greinacher-Schaltung entfallen die aufwendigen Schaltfunkenstrecken
und Ladewiderstände. Der säulenförmige Aufbau des Stoßspannungsgenerators erleichtert
ebenfalls die Isolierung der Hochspannungskondensatoren, welche von der parallel
bewegbaren, auf einer Isoliersäule angeordneten Ladevorrichtung nacheinander aufgeladen
werden, so daß dadurch das Potential der obersten Elektrode des obersten Kondensators
stufenweise angehoben wird.
-
Es empfiehlt sich, bei der Durchführung des Erfindungsgedankens die
Anordnung derart zu treffen, daß die Kondensatoren des Stoßspannungsgenerators beim
Aufwärtsbewegen der Ladevorrichtung entladen werden, während sie beim Abwärtsbewegen
der Ladevorrichtung nacheinander aufgeladen werden.
-
An Hand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels
sei die Erfindung erläutert.
-
Der Stoßspannungsgenerator besteht aus den in der Isoliersäule
1 übereinander angeordneten, fest in Reihe geschalteten Kondensatoren Ci
bis C6. Neben der Isoliersäule 1 befindet sich das gesonderte, isoliert
aufgestellte Isoliergerüst 2, auf dem die Kontaktvorrichtung 3 auf- und abwärts
bewegbar angeordnet ist. Das Isoliergerüst kann z. B. mehrteilig ausgebildet seig,
wobei die Kontaktvorrichtung innerhalb der Teile nach Art eines Schlittens bewegbar
ausgebildet ist. Die Kontaktvorrichtung 3 steht mit einer nicht dargestellten,
leistungsfähigen Spannungsquelle elektrisch in Verbindung.
-
Die Kontakte ki und k , der Kontaktvorrichtung 3
sind
kufenförnüg ausgebildet und ermöglichen bei der Auf- und Abwärtsbewegung der Kontaktvorrichtung
3 auf dem Isoliergerüst 2 die elektrische Verbindung mit jeweils einem der
Kondensatoren Ci bis C 6* Die Anordnung ist derart getroffen, daß beim Aufwärtsbewegen
der Kontaktvorrichtung 3 die Kondensatoren C, bis C6 des Stoßspannungsgenerators
entladen werden. In der in der Zeichnung dargestellten obersten Stellung der Kontaktvorrichtung
3, in
der also die Kontaktvorrichtung zum obersten Kondensator
Ci der Isohersäule 1 parallel geschaltet ist, hat der untere Kontakt
k. das Potential Null, während der obere Kontakt ki das durch die angeschlossene
Spannungsquelle bedingte Potential aufweist. Ist der Kondensator C, voll aufgeladen,
was beim Anschluß einer leistungsfähigen Spannungsquelle in kurzer Zeit erfolgt,
so wird die Kontaktvorrichtung 3 auf dem Isoliergerüst 2 derart abwärts bewegt,
daß die Kontakte k, und k. parallel zum 'nächstfolgenden Kondensator
C 2 geschaltet werden, so daß dann dieser Kondensator aufgeladen wird.
-
Der Vorteil dieser Art der Aufladung liegt vor allem darin, daß die
Kontaktvorrichtung 3 nur jeweils für die an den einzelnen Kondensatoren des
Stoßspannungsgenerators liegende Spannung bemessen zu werden braucht, da beim Aufladen
beispielsweise des Kondensators C, der Kontakt k. der Kontaktvorrichtung
3 wiederum auf Nullpotential liegt. Durch das zeitliche Aufeinanderfolgen
des Aufladens der einzelnen Kondensatoren des Stoßspannungsgenerators wird also
die oberste Elektrode des obersten Kondensators C, stufenweise auf das erforderliche
Hochspannungspotential angehoben. Wählt man beispielsweise die Stufenspannung
- das ist also die Spannung, die an den Kontakten k, und k2 der Kontaktvorrichtung
3 anliegt - zu 300 kV, so wird der dargestellte Stoßspannungsgenerator
auf 1,8 MV aufgeladen.
-
Da für die Aufladung jedes Einzelkondensators nur eine verhältnismäßig
geringe Zeit benötigt wird, kann der Gesamtladevorgang in beispielsweise
15 Sekunden beendet sein.
-
Dadurch, daß der Stoßspannungsgenerator durch das Aufwärtsbewegen
der Kontaktvorrichtung 3 entladen wird, ist sichergestellt, daß der Stoßspannungsgenerator
bei der in der Zeichnung dargestellten obersten Stellung der Kontaktvorrichtung
3 stets entladen ist, während er in der untersten Stellung der Kontaktvorrichtung
3 auf seinen vollen Wert aufgeladen ist.
-
Für die Kontakte ki und k 2 der Kontaktvorrichtung3 empfiehlt
sich eine die Auf- und Abwärtsbewegung der Kontaktvorrichtung unterstützende Form.
Die Kontakte ki und k. werden daher zweckmäßigerweise kufenförmig ausgebildet,
wie es in der Zeichnung schematisch angedeutet ist.
-
Es ist aber auch möglich, die Kontakte kugelförmig auszubilden. In
diesem Fall brauchen die Kontakte der Kontaktvorrichtung die Kontakte der Kondensatoren
nicht unmittelbar zu berühren, sondem er erfolgt bei genügender Annäherung der Kontakte
die Zündung von Lichtbogen, über die dann der je-
weilige Kondensator aufgeladen
wird.
-
Wie im Ausführungsbeispiel angenommen, können die Kondensatoren des
Stoßspannungsgenerators mit konstanter Gleichspannung, beispielsweise aus einer
leistungsfähigen Gleichspannungsquelle, aufgeladen werden. Es ist aber möglich,
die Kondensatoren stoßartig aufzuladen, indem als Spannungsquelle ein weiterer Stoßspannungsgenerator
verwendet wird, dessen Spannung der jeweiligen Stufenspannung der aufzuladenden
Kondensatoren entspricht.